1.1     工業(yè)背景

制造業(yè)是實(shí)體經(jīng)濟(jì)的主體，在印發(fā)的《關(guān)于深化制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展的指導(dǎo)意見》中指出，制造業(yè)是實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+"行動(dòng)的主戰(zhàn)場(chǎng)。推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)與制造業(yè)融合進(jìn)一步深化，提高制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化水平。

在《中國(guó)制造2025》中提出以推進(jìn)信息化和工業(yè)化深度融合為主線，大力發(fā)展智能制造，構(gòu)建信息化條件下的產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系和新型制造模式。智能制造被定位為中國(guó)制造的主攻方向，是實(shí)現(xiàn)制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變的重點(diǎn)戰(zhàn)略目標(biāo)。

“中國(guó)制造2025" 和“工業(yè)4.0"從大的方向上來(lái)說(shuō)，不謀而合、異曲同工。二者相同的地方，就是實(shí)現(xiàn)信息技術(shù)和制造業(yè)相結(jié)合，用互聯(lián)網(wǎng)+制造業(yè)的結(jié)合，帶動(dòng)新一輪制造業(yè)發(fā)展。

1.2     智能制造體系架構(gòu)

智能制造系統(tǒng)架構(gòu)通過(guò)生命周期、系統(tǒng)層級(jí)和智能功能三個(gè)維度構(gòu)建完成，

智能制造系統(tǒng)架構(gòu)

生命周期是由設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、銷售、服務(wù)等一系列相互聯(lián)系、相互影響的價(jià)值創(chuàng)造活動(dòng)組成的鏈?zhǔn)郊稀?/p>

系統(tǒng)層級(jí)自下而上共五層，分別為設(shè)備層、控制層、車間層、企業(yè)層和協(xié)同層。體現(xiàn)了裝備的智能化和互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（IP）化，以及網(wǎng)絡(luò)的扁平化趨勢(shì)。具體包括：

智能功能包括資源要素、系統(tǒng)集成、互聯(lián)互通、信息融合和新興業(yè)態(tài)等五層。

通過(guò)二維碼、射頻識(shí)別、軟件等信息技術(shù)集成設(shè)計(jì)施工圖紙、產(chǎn)品工藝文件、原材料、零部件、能源、設(shè)備制造設(shè)備、生產(chǎn)車間和工廠等各種制造資源。由小到大實(shí)現(xiàn)從智能裝備到智能生產(chǎn)單元、智能生產(chǎn)線、數(shù)字化車間、智能工廠的集成，做到機(jī)器之間、機(jī)器與控制系統(tǒng)之間、企業(yè)之間的互聯(lián)互通。

利用云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)，在保障信息安全的前提下，實(shí)現(xiàn)信息協(xié)同共享，推動(dòng)個(gè)性化定制、遠(yuǎn)程運(yùn)維和工業(yè)云等服務(wù)型制造模式。

1.3     智能制造主要特征

智能感知與云架構(gòu)的控制系統(tǒng)作為核心生產(chǎn)控制手段，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在供應(yīng)鏈體系中應(yīng)用傳感網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，基于智能傳感器和智能儀表，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集，設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控管理，生產(chǎn)環(huán)節(jié)智能監(jiān)測(cè)，生產(chǎn)全流程自動(dòng)控制，并為生產(chǎn)工藝過(guò)程優(yōu)化提供基礎(chǔ)支撐。

建立適合企業(yè)生產(chǎn)實(shí)際的MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)車間級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃管理、生產(chǎn)運(yùn)行管理、物料移動(dòng)，各工序設(shè)備管理，全過(guò)程質(zhì)量管理與追溯，生產(chǎn)信息綜合查詢統(tǒng)計(jì)等功能。MES系統(tǒng)與企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP、***排程系統(tǒng)APS、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理PDM，分布式數(shù)控DNC無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化，過(guò)程量化管理，成本和質(zhì)量動(dòng)態(tài)跟蹤。

構(gòu)建基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)和云服務(wù)平臺(tái)，大數(shù)據(jù)分析指導(dǎo)生產(chǎn)，輔助決策。建立企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)匯聚企業(yè)內(nèi)各廠、各車間的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、過(guò)濾、分類、歸檔。

基于私有/公有云服務(wù)平臺(tái)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，基于采集關(guān)鍵參數(shù)與關(guān)鍵回路的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，采用多種統(tǒng)計(jì)分析方法，獲得裝置操作的優(yōu)化邊界，***挖掘主要工序與設(shè)備的潛力，提供設(shè)備故障預(yù)測(cè)與診斷，報(bào)警分析與預(yù)警，綜合能效評(píng)估與優(yōu)化等服務(wù)。

1.4     基礎(chǔ)設(shè)施層面，構(gòu)建智能工廠體系結(jié)構(gòu)

按照企業(yè)架構(gòu)，靈活構(gòu)建智能制造體系結(jié)構(gòu)，搭建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、企業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)中心、大數(shù)據(jù)云服務(wù)中心，運(yùn)用信息技術(shù)將物流、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)流、決策信息流集成，從大數(shù)據(jù)中獲取知識(shí)實(shí)現(xiàn)決策，指導(dǎo)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)/工廠智能***生產(chǎn)。

1.5     設(shè)備運(yùn)行層面，實(shí)現(xiàn)"智慧設(shè)備管控"

以設(shè)備在線監(jiān)控為核心，運(yùn)用設(shè)備感知技術(shù)、數(shù)據(jù)模型分析技術(shù)、三維可視化技術(shù)，對(duì)設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，通過(guò)分析設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，得出故障發(fā)生規(guī)律，提前檢修預(yù)判，降低故障率，分析設(shè)備有效作業(yè)時(shí)間，得到關(guān)鍵備件運(yùn)行周期，實(shí)現(xiàn)備件準(zhǔn)備和快速更換，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的有效管控。

1.6     生產(chǎn)執(zhí)行層面，實(shí)現(xiàn)"智慧生產(chǎn)執(zhí)行"

在已有自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)計(jì)算應(yīng)用的基礎(chǔ)上，對(duì)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行整合，運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、物料平衡與跟蹤技術(shù)等建設(shè)生產(chǎn)制造執(zhí)行MES系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)、準(zhǔn)時(shí)化組織、自動(dòng)化調(diào)度，降低企業(yè)消耗。

MES提供實(shí)現(xiàn)從訂單下達(dá)到完成產(chǎn)品的生產(chǎn)活動(dòng)優(yōu)化所需的信息。運(yùn)用及時(shí)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，指導(dǎo)、啟動(dòng)、響應(yīng)并記錄車間生產(chǎn)活動(dòng)，能夠?qū)ιa(chǎn)條件的變化做出迅速地響應(yīng)，從而減少非增值活動(dòng)，提***率。

MES是面向車間層的管理信息系統(tǒng) ，它位于上層的ERP計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制系統(tǒng)之間，是企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶，是制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷化和全局優(yōu)化的關(guān)鍵系統(tǒng)。

MES不但可以改善收益率，而且有助于及時(shí)交貨、加快存貨周轉(zhuǎn)、增加企業(yè)利潤(rùn)和提高資金利用率。MES通過(guò)雙向的信息交互形式，在企業(yè)與供應(yīng)鏈之間提供生產(chǎn)活動(dòng)的關(guān)鍵基礎(chǔ)信息。

MES制造執(zhí)行與反饋流程

MES系統(tǒng)有明顯的行業(yè)特性，面向流程制造和離散行業(yè)有不同的應(yīng)用模塊，其中主要的管理功能包括：

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理：實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行所必需的基本配置和公用基本數(shù)據(jù)的管理，包括公共數(shù)據(jù)管理、資源管理、物料數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、工藝數(shù)據(jù)管理，也可通過(guò)與其他系統(tǒng)集成的方式可提取基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，如BOM。

工廠建模：實(shí)現(xiàn)工廠模型建模，包括車間生產(chǎn)資源模型，BOM模型，工藝路線模型（解決工序損耗問(wèn)題），檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?，以此?lái)事前優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程。

生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)監(jiān)控：通過(guò)組態(tài)畫面監(jiān)控工具，模擬實(shí)際的工廠設(shè)備布局，通過(guò)圖形化的監(jiān)控一目了然的監(jiān)控到各設(shè)備的狀態(tài)(加工、停機(jī)、維修)，并可以點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的設(shè)備，查看當(dāng)前設(shè)備的具體參數(shù)，實(shí)現(xiàn)從下料開始到成品入庫(kù)的整個(gè)車間生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)據(jù)采集與實(shí)時(shí)監(jiān)控，滿足車間實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的需要。

生產(chǎn)計(jì)劃管理：負(fù)責(zé)車間產(chǎn)成品計(jì)劃、車間作業(yè)計(jì)劃的編制與管理，通過(guò)MES系統(tǒng)工具，幫助計(jì)劃員制定計(jì)劃，檢查計(jì)劃的可行性，計(jì)劃變更時(shí)可以快捷的獲取影響面，快捷的調(diào)整計(jì)劃或改派工作。

車間生產(chǎn)運(yùn)行管理：通過(guò)MES的實(shí)施，及時(shí)有效準(zhǔn)確的采集作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)，包括人、機(jī)、料、法、質(zhì)量等數(shù)據(jù)，使得整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程透明化，包括在制品狀況，各個(gè)工位的產(chǎn)能和負(fù)荷狀況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的各種預(yù)警信息。

物料管理：車間物料管理應(yīng)能對(duì)車間庫(kù)房物料以及生產(chǎn)過(guò)程中在制品活動(dòng)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)從毛坯、外協(xié)外購(gòu)件入車間到成品出車間全過(guò)程物流的管理。包括庫(kù)存操作管理、庫(kù)存信息采集、庫(kù)存物料跟蹤、在制品跟蹤管理等內(nèi)容。

設(shè)備管理：建立設(shè)備層次結(jié)構(gòu)、位置體系和分類體系，并且建立完備的設(shè)備檔案。通過(guò)系統(tǒng)可以隨時(shí)查看各生產(chǎn)設(shè)備的狀態(tài)和相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。當(dāng)設(shè)備發(fā)生異常時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)的通知設(shè)備維修部門人員，并通過(guò)MES系統(tǒng)管控督促設(shè)備維修人員到場(chǎng)維修。設(shè)備管理包括設(shè)備基礎(chǔ)信息、設(shè)備運(yùn)用管理、備件管理、設(shè)備故障管理、設(shè)備維修、統(tǒng)計(jì)分析等。

質(zhì)量管理：通過(guò)對(duì)車間生產(chǎn)節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量管控，提供符合用戶要求的成品，實(shí)現(xiàn)從毛坯入車間到成品出車間的全過(guò)程質(zhì)量管理，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、質(zhì)檢計(jì)劃管理、質(zhì)檢派發(fā)管理、質(zhì)檢執(zhí)行管理、質(zhì)檢信息采集、質(zhì)檢跟蹤追溯、質(zhì)檢決策分析等。

信息綜合查詢與統(tǒng)計(jì)：MES系統(tǒng)根據(jù)報(bào)表類型自動(dòng)統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中調(diào)試、關(guān)鍵件檢驗(yàn)、生產(chǎn)終檢相關(guān)記錄，分析生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題，為生產(chǎn)管理部門提供改進(jìn)工作的客觀依據(jù)。

1.7     拓展"云計(jì)算"應(yīng)用空間，實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用服務(wù)

工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)是基于產(chǎn)業(yè)鏈中的企業(yè)之間的信息集成，是智能制造的一個(gè)核心，將傳感器、終端系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)、通信設(shè)施通過(guò)集成平臺(tái)形成一個(gè)智能網(wǎng)絡(luò)，使人與人，人與機(jī)器，機(jī)器和機(jī)器以及服務(wù)和服務(wù)之間能夠互聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)橫向，縱向和端到端的高度集成。

云平臺(tái)體系架構(gòu)

大數(shù)據(jù)分析對(duì)體量龐大的結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行***率的深度分析，挖掘隱性知識(shí)，以安全預(yù)警分析應(yīng)用為例，報(bào)警優(yōu)化的目的在于大幅度消除無(wú)效報(bào)警，突出嚴(yán)重報(bào)警，使操作人員和調(diào)度人員聚焦于真正嚴(yán)重的問(wèn)題上，不被無(wú)效報(bào)警所干擾，從而減少生產(chǎn)事故和人員傷亡，提高生產(chǎn)效率。

工業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)按照行業(yè)類別設(shè)計(jì)應(yīng)用服務(wù)，如智慧油氣、能耗管理、安全預(yù)警、質(zhì)量追溯，實(shí)現(xiàn)從集團(tuán)層面到企業(yè)工廠層的縱深管理，強(qiáng)化大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用效果，改變企業(yè)服務(wù)及經(jīng)營(yíng)模式。